柳叶刀评论:下一代新冠疫苗-重组蛋白疫苗的到来
义翘神州 · 2021/03/04
如何提高蛋白表达效率?

近日,柳叶刀(Lancet)发布了三叶草生物的S-三聚体重组蛋白亚单位新冠候选疫苗的Ⅰ期临床结果,显示重组蛋白疫苗具有良好的安全性和免疫原性。鉴于此疫苗的积极结果,柳叶刀同期发表同行评审文章:“Next-generation COVID-19 vaccines: here come the proteins”,高度评价新冠重组蛋白候选疫苗。


重组蛋白疫苗技术是继传统的减病毒活疫苗及灭活疫苗后的第二代疫苗制备技术,已有几十年的历史,目前市场上比较热门的疫苗大多为重组蛋白疫苗,如乙肝疫苗、戊肝疫苗、宫颈癌(HPV)疫苗,以及新开发的带状疱疹疫苗。

重组蛋白疫苗不含完整病毒,不会引起病毒感染,比灭活疫苗更安全。由于重组蛋白疫苗仅以部分病毒片段作为免疫抗原,所以较少产生抗体依赖性增强(ADE)效应,并且也不会造成环境污染,即难以在环境中检测到病毒阳性。

重组蛋白疫苗通过生物技术将能够表达病毒表面抗原的基因序列转到特定原核细胞或传代细胞上,使其能大批量表达抗原蛋白,再将表达的抗原蛋白提纯,结合特定的疫苗佐剂而生产出疫苗。重组蛋白疫苗不需要通过分离病毒株进行培养,更安全,其最大的优点在于经过富集或改造过的重组蛋白具有更强的免疫原性。

比如上文提到的新冠重组蛋白疫苗就属于一种新冠病毒表面抗原刺突蛋白S三聚体亚单位候选疫苗。大量研究数据已经证实,新冠病毒SARS-COV-2是RNA病毒,其表面抗原S蛋白具有三聚体结构。病毒通过三聚体S蛋白与宿主表面ACE2受体结合,进入人体细胞造成感染。因此S蛋白成为新冠疫苗开发的主要靶点抗原,而S-三聚体重组蛋白类似于天然病毒表面蛋白,并可以通过哺乳动物细胞培养进行快速表达。

重组蛋白疫苗生产工艺中关键的一环就是蛋白表达。重组疫苗抗原需要特定的空间结构和翻译后修饰,以维持疫苗免疫原性和免疫效率,因此,在选择疫苗的表达系统时需要慎重选择。目前常用的表达系统主要有大肠杆菌表达系统、酵母表达系统、昆虫-杆状病毒表达系统、哺乳动物细胞表达系统。

与其他蛋白表达系统相比,哺乳动物细胞表达的蛋白与天然蛋白的结构、糖基化类型和方式最相似,并且在蛋白合成起始信号、加工、分泌等方面具有独特优势。但是哺乳动物表达系统存在技术复杂、表达量少等不足,因此如何提高蛋白表达效率是需要解决的技术难点。

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参考文献:

1. Richmond P et al. Safety and immunogenicity of S-Trimer (SCB-2019), a protein subunit vaccine candidate for COVID-19 in healthy adults: A phase 1, randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet 2021 Jan 29.

2. Anna K Blakney, Paul F McKay. Next-generation COVID-19 vaccines: here come the proteins. Lancet 2021 Jan 29.

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